Chem. Listy 91, 570 - 574 (1997)
KONFORMAČNÍ VLASTNOSTI A PRODLUŽOVÁNÍ MOLEKUL DNA OBSAHUJÍCÍCH TANDEMOVÁ OPAKOVÁNÍ TRIPLETŮ ZAČÍNAJÍCÍCH CYTOSINEM A KONČÍCÍCH GUANINEM JAROSLAV KYPR a MICHAELA VORLÍČKOVÁ
Biofyzikální ústav, Akademie věd České republiky, Královopolská 135, Brno, E-mail:
[email protected].
Došlo dne 25.11.1977
Obsah 1 Úvod 2. Intrařetězcové vlásenky, bimolekulární homoduplexy a kvadruplexy mikrosatelitů (CNG)n 3. Duplexy vzniklé asociací komplementárních řetězců 4. Interakce s proteiny, replikace a prodlužování mikrosatelitů (CNG)„ 5
lových molekul DNA, které obsahují mikrosatelitní nukleotidové posloupnosti, od konce sedmdesátých let, kdy ještě nebyl znám ani jejich častý výskyt v genomech. Zobecněným poznatkem vyplývajícím z těchto studií je fakt, že mikrosatelity vnášejí do DNA výraznou konformační polymorfii, tj. schopnost nabývat kromě klasické dvoušroubovice ještě řady jiných sekundárních, případně 6 9 terciárních struktur " . Nyní se ukazuje, že tato konformační polymorfie asi stojí v pozadí prodlužování mikrosatelitů a může tedy být primární příčinou výše uvedených onemocnění10-11. V tomto článku předkládáme přehled o konformační polymorfii DNA obsahujících tandemová opakování trinukleotidů CNG, jejich interakcí s proteiny a prodlužování při replikaci. Z jiných pohledů, zejména medicínských, byla tato problematika nedávno shrnuta v několika článcích •
^"
2ávěr
1. Úvod
Intrařetězcové vlásenky, bimolekulární homoduplexy a kvadruplexy jednotlivých řetězců (CNG)n
Jednotlivé řetězce DNA (tj. oddělené od svého kompleV genomech člověka a řady dalších organismů se v přementu) by podle klasických představ většinou měly zakvapivě hojném počtu vyskytují tandemová opakování velujmout neuspořádanou konformaci. Výjimkou jsou automi krátkých nukleotidových motivů1, která se nazývají komplementární sekvence, např. CGCGAATTCGCG, ktemikrosatelity. Tyto úseky genomové DNA jsou délkově ré samy se sebou asociují do duplexů Watsonova-Crickova polymorfní, tj. jejich délka se u jednotlivých individuí téhož typu. Navíc tvoří vlásenky, v nichž se několik centrálních druhu často liší2. Přitom ale rozložení mikrosatelitů je bází nachází ve smyčce na jedné straně duplexu. Vlásenky v genomech konzervativní3, což svědčí o jejich funkční a duplexy mohou být však v některých případech tvořeny významnosti. Pro své specifické vlastnosti jsou mikroi neautokomplementárními sekvencemi, protože selektivisatelity vhodným nástrojem mapování genomů i analýz ta párování A s T a n i C s G není zdaleka tak vysoká jak se v populační genetice. Hlavní pozornost však přitahují díky traduje v učebnicích. Příkladem jsou struktury fragmentů tomu, že v některých případech jejich prodloužení nad DNA obsahujících tandemová opakování trinukleotidů CNG. kritickou hranici vede k závažným, zejména neurodegeNejčastěji se o souvislosti prodlužování mikrosatelitů nerativním onemocněním. Tyto patologické projevy byly se závažnými genetickými chorobami hovoří v případě zatím pozorovány u mikrosatelitů4 s opakující se jednotkou mikrosatelitů (CAG)n.(CTG)n. Mariappan a spol. ukázali 14 CTG (v komplementárním řetězci CAG) a CCG (v kompomocí NMR a gelové elektroforézy, že fragmenty (CTG)5 plementárním řetězci CGG), ale podobné lékařsky vý- a (CTG)6 tvoří intrařetězcové vlásenky v roztoku, které jsou znamné vlastnosti lze očekávat (a už se objevují) i u jiných stabilní vůči variacím iontové síly v rozmezí 10-200 mM5 6 9 mikrosatelitů . Naše laboratoř studuje " vlastnosti modeNaCl, dále vůči koncentraci řetězců DNA v rozmezí mi-
570
kromolárních až milimolárních hodnot a pH v rozmezí tvorbě vlásenek a tvoří dvouřetězcové duplexy stejně 6,0-7,5. Vlásenka obsahuje ve smyčce tři báze, je-li počet ochotně jako jednořetězcové vlásenky. Při vysokých kontrinukleotidových opakování lichý, a čtyři, je-li tento počet centracích potřebných pro měření NMR duplexy výrazně sudý. Nezávisle na počtu bází ve smyčce obsahuje stonek převládají. Tyto duplexy obsahují kanonické páry GC a dávlásenky páry TT spojené dvěma vodíkovými vazbami. lepáryGG, v nichž jeden G se nachází v obvyklé orientaci Všechny nukleotidové zbytky se nacházejí v běžné konforanti vůči svému cukernému zbytku, druhý v méně obvyklé 23 mači C2'-endo, anti. orientaci syn. Stejný typ páru GG pozorovali Mitas a spol. 15 Mitas a spol. studovali 45-mer (CTG) ] 5 pomocí ve vlásence tvořené řetězcem (CGG)]5.Řetězce (CGG)n elektroforézy, štěpení nukleasou PÍ a oxidace bází pronavíc asociují do kvadruplexů obsahujících guaninové te24 střednictvím KMnO4. Tento řetězec DNA také tvoří jedtrády , které jsou zejména stabilní v případě, že cytosin je nořetězcovou vlásenku, v jehož stonku jsou tyminové zbytmethylován v poloze 5. U komplementárních řetězců ky zahrnuty ve dvojité šroubovici. Tatáž laboratoř dále (CCG)n nebyly tyto kvadruplexy pozorovány. Tvorba kva16 ukázala , že 45-mer (GTC) ] 5 tvoří trochu méně stabilní druplexu může zabránit jak transkripci tak replikaci přísa v detailech odlišnou, ale v podstatě podobnou vlásenku. lušného genu. Inhibice replikace tetraplexem mikrosatelitu 17 Ke stejnému závěru tito autoři dospěli při srovnání vlá(CGG)n byla již experimentálně pozorována25. Tento fesenek tvořených (CAG) I 5 a (GAC) ]5 . nomén je indukován (stejně jako tvorba tetraplexu) přítomPetruska a spol. podobně srovnávali18 (CAG)JO, ností draselných iontů a tato indukce je usnadněna26 v pří(CTG) 10 , (GAC) 10 .(GTC) 10 , (CAG) 3O a(CTG) 3O . Ukázalo pádě mírně kyselých hodnot pH. se, že termostabilita jejich vlásenek není vyšší u trojnásobně prodloužených opakování motivů CTG nebo CAG. 3 Přitom nejstabilnější vlásenky tvoří motiv CTG a nejméně * Duplexy vzniklé asociací stabilní motiv GTC, což plyne i ze studie provedené Smikomplementárních řetězců them a spol.19. Mezi GAC a CAG není v tomto ohledu znatelný rozdíl. Vlásenkovými strukturami trinukleotidoZ výše uvedeného plyne, že jen (CGG)n výrazněji 20 vých opakování se zabývali též Gacy a spol., kteří zjistili, asociuje do bimolekulárních homoduplexů. Ostatní, tj. že jejich termostabilita závisí na okolních sekvencích. Tito (CCG)n, (CAG)n a (CTG)n v nepřítomnosti komplemenautoři se dále domnívají, že tvorba vlásenky vysvětluje, tárního řetězce spíše tvoří jednořetězcové vlásenky. Toto proč přerušení tripletem AGG zamezuje prodlužování mi- tvrzení ale samozřejmě nelze chápat jako absolutní, protože krosatelitu (CGG)n. významnou úlohu při rozhodování o převládajícím konChen a spol. studovali21 tvorbu vlásenek u (GGC)5, formeru nehraje jen posloupnost bází v řetězci DNA, ale (GCC)5 a (GCC)6. Všechny tyto řetězce DNA tvoří vlátaké např. délka molekuly. Pro krátké řetězce (CCG)2, senky za „fyziologických podmínek". K tomu jsou náchylpřípadně (CCG)3, které jsou jako většina krátkých fragnější řetězce bohatější na cytosin. Vlásenky tvořené těmito mentu DNA ve vlásenkové konformaci málo stabilní, byla řetězci obsahují nekanonické páry CC zahrnující cytosipozorována27 pozoruhodná homoduplexová konformace nové zbytky v dinukleotidu CpG, které jsou často methystabilizovaná extrahelikálními cytosiny. V této souvislosti lovány. Páry CC zvyšují v místě dinukleotidu CpG flexije zajímavé, že methylace cytosinu methyltransferasami bilitu, která potencuje methylaci. Tedy tvorba vlásenky by zahrnuje jeho vysunutí z vnitřku dvojité šroubovice do mohla vysvětlovat specifickou methylaci řetězce (CCG)n, extrahelikální polohy28. Navzdory tendenci tvořit intrake které dochází na počátku nemoci. Výsledkem této meřetězcové vlásenky, které jsou stabilnější v případě sekthylace je inaktivace příslušného genu FMR-1. vencí (CNG)n než u běžných sekvencí, v přítomnosti komStudie téže laboratoře pomocí NMR spektroskopie uká- plementárního řetězce vlásenka zaniká a vytváří se bizaly22, že (GCC)5_7 tvoří v širokém rozmezí podmínek molekulární heteroduplex. Asociace komplementárních (10-150 mM-NaCl, pH 6-7) výlučně vlásenky s přečnívářetězců probíhá překvapivě snadno, přinejmenším u fragjícím C na konci 3'. V nich je maximalizován počet párů mentu (CNG)n testovaných v naší laboratoři29. Není ani GC. Stonky vlásenek obsahují nekanonické páry CC v ditřeba použít „annealing" (zahřátí na vysokou teplotu a ponukleotidech CpG a všechny nukleotidové zbytky mají malé zchlazení), který je v případě řady běžných sekvencí běžnou konformaci C2'-endo, anti. Na rozdíl od (GCC)n, nutný k úplné asociaci komplementárních řetězců DNA. komplementární řetězce (GGC)n mají menší tendence ke Nekomplementární sekvence (CNG)n spolu naopak vůbec
571
neinteragují29. (CNG)ntedy tvoří duplex s komplementární CTG, která se nacházejí v některých patologicky pozměsekvencí daleko ochotněji než intrařetězcové konformace. něných genech. Např. heteroduplex (CAG)3.(CTG)3 je mnohem stabilnějNeobvyklé struktury DNA jsou v řadě případů proší 19 než homoduplexy tvořené (CTG)3 nebo (CAG)3. Přesto váženy vznikem jednořetězcových úseků, na které se vážou za některých okolností mohou úseky (CNG)n tvořit vláspecifické proteiny. Tím jsou tyto neobvyklé struktury senky in v;Vo30. Dalším faktorem ovlivňujícím konformaci stabilizovány. V extraktech buněk myšího mozku byly trinukleotidových opakování v DNA jsou ionty. Bylo ukádetegovány38 dva proteiny mající molekulovou hmotnost 31 záno , že v přítomnosti zinečnatých nebo kobaltnatých 40 kDa a 44 kDa, které se specificky váží kjednořetězcové iontů nabývá trinukleotid AGC, ale nikoli CAG nebo GCA, (AGC)n. V jiných tkáních se vyskytují buďto velice málo neobvyklé konformace v duplexu se svým komplementem. nebo vůbec. Tyto proteiny byly vyčištěny a pojmenovány V níjsoucytosiny nespárovány. TRIP-1 aTRIP-2. Ukázalo se, že se váží k motivům (AGC)n> Zajímavou otázkou zůstává, zda heteroduplexy (AGT)n, (GGC)n a (GGT)n, ale ne k ostatním motivům. Pro (CAG)n.(CTG)n a (CCG)n.(CGG)n, v nichž jsou sekvence rozpoznání a vazbu TRIP-1 a TRIP-2 je třeba minimálně 8 bází komplementární tak, jak to vyžaduje klasický model opakování trinukleotidu AGC. Koncentrace proteinu TRIP-1 DNA, skutečně tvoří dvoušroubovici Watsona a Cricka. a TRIP-2 v mozku roste po narození a dosahuje stabilní Kupodivu dosud známé údaje tomu nenasvědčují. Tyto hodnoty asi po třech týdnech. Dále se ukázalo39, že v E. colí duplexy jsou totiž kompaktnější32 než kontrolní stejně v nepřítomnosti proteinu navazujícího se na jednořetězcodlouhé duplexy obsahující tandemová opakování tripletů vou DNA dochází ke zvýšení frekvence delecí uvnitř tanodlišných od CNG. Migrují v gelech rychleji33 než oddemových opakování (CTG)n.(CAG)n. povídá jejich molekulové hmotnosti, zatímco např. ohyby Úsek (CAG) 3 0 je rozpoznáván40 proteinem SRY, který DNA naopak vedou ke zpomalené migraci. Je také podeterminuje pohlaví. Gen kódující protein SRY je lokalizoruhodné, že zrychlení migrace v gelu roste 32 s počtem zován na chromozomu Y v oblasti, která kromě dalších opakování trinukleotidu CNG, přičemž u jiných trinukleomikrosatelitů obsahuje i úsek (CAG)3o- Vazbou na mitidových opakování bohatých na G+C není toto zrychlení krosatelit (CAG) 41 může protein SRY ovlivňovat děje pozorováno. Další studie ukazují34, že řetězec (CAG)n je předcházející diferenciaci varlat. Protein SRY se váže i v duplexu s (CTG)n citlivý k nuklease specificky štěpící k DNA prostřednictvím domény, kterou obsahují i nehisjednořetězcovou DNA. tónové proteiny typu HMG. Ty interagují41 s víceřetězcovými strukturami, které se tvoří po asociaci (GCC) ] 5 s (GCC)JQ. Tyto víceřetězcové struktury se netvoří při aso-
4.
Interakce s proteiny, replikace
a prodlužování mikrosatelitů
(CNG)n
Konformační vlastnosti DNA jsou pro její fungování v buňce určitě mnohem důležitější než se dosud většinou bralo v úvahu. Nicméně k prodlužování mikrosatelitů dochází až teprve v průběhu molekulárně biologických dějů, při nichž DNA interaguje s proteiny35. Přinejmenším z hlediska četnosti dominují v buňkách interakce s histony, které tvoří společně s DNA základní jednotku chromozomů, tzv. nukleozomy. Experimenty ukázaly36, že přítomnost tandemových opakování (CAG)n.(CTG)n tvorbu nukleozomů zesilují, čímž je potlačována transkripce. V tomto ohledu tedy úseky (CAG)n.(CTG)n, které se často nacházejí v blížkosti počátku genů, působí jako represory jejích transkripce. V další studii 37 bylo ukázáno, že krátká opakování trinukleotidu CTG se nacházejí v přirozených sekvencích, které tvoří nukleozomy nejsnadněji. Šest opakování CTG alejižpotencuje tvorbu nukleozomů jako padesát opakování
d a d
{QC£)l5
s (GGC)15.
Kang a spol. ukázali42, že frekvence expanzí nebo delecí (CTG)n.(CAG)n v E. coli jsou větší v oblastech vzdálených od replikačního počátku. Přitom rozsáhlé expanze nevznikají kumulací efektem malých expanzí, ale dochází k nim naráz 43 . Popsaná pozorování nelze vysvětlit defekty v reparačním systému buňky. Spíše jsou důsledkem neobvyklých struktur DNA vedoucích k prodlužování komplementárních řetězců. Další práce z téže laboratoře ukázala44, že mikrosatelíty (CTG)n.(CAG)n i (CCG)n.(CGG)n pocházející z patologicky pozměněných lidských genů vedou k replikačním bariérám in vitro. K podobnému závěru dospěly i další studie 2 5 ' 4 5 - 4 6 . Ve všech se jako nejpravděpodobnější důvod jeví neobvyklé konformace DNA v oblasti tandemových opakování trinukleotidových motivů. Přitom ale i jednotlivé polymerasy se liší v rozsahu, ve kterém při replikaci expandují mikrosatelity47. Z testovaných polymeras (Taq, Klenow, Sequenase, a HIV RT) prodlužuje mikrosatelit (GGC)n.(GCC)n nejvíce Taq, přičemž prodlu-
572
žování se zdá být procesem asymetrickým z hlediska jednitou molekulu vykazující specifická a vzájemně propojená notlivých řetězců. V případě mikrosatelitu(GGC)n.(GCC)n trojrozměrná uspořádání na různých úrovních složitosti, se jako aktivní zdroj prodlužování zdá být řetězec (GCC)n, Navíc tato uspořádání nejsou statická a právě konformační zatímco řetězec (GGC)n je prodlužován pasivně v důsledku polymorfie mikrosatelitů může být jedním z nástrojů umožprodloužení řetězce (GCC)n. Prodlužování vykazují i něňujících genomu specificky reagovat na vnější stimuly které oligonukleotidy při běžné PCR bez přítomnosti jakéa také se vyvíjet v průběhu evoluce. Jak se nyní ukazuje, koli přirozené DNA 4 8 . Mezi prodlužované oligonukleotidy délková polymorfie mikrosatelitů bohužel způsobuje i nepatří (CGG) 17 , (CGG) 12 , (GCC) 17 , (CG)25, (CTG)] 7 nebo která závažná onemocnění. Nelze si než přát, aby výzkum směs (CAG) Í 7 plus (GTC)j 7 . Jejich prodloužení je patrné co nejdříve umožnil proti těmto nemocem nalézt účinnou již po čtyřech replikačních cyklech. Klenowův fragment obranu, prodlužuje tyto fragmenty i bez teplotního cyklování. Jiné oligonukleotidy, např. (CGG)7, (CGGT)i3 nebo (TAA) 17 Tato práce je podporována grantem reg. č. se při analogických experimentech neprodlužují48. Methy204/95/1270, který M. Vorlíčkové udělila Grantová agenlace cytidinu v (GCC) 1 7 nebo (CG)25 expanzi výrazně tura ČR. redukuje. LITERATURA
5. Závěr
1. Tento přehled dokumentuje, že při replikaci tandemo2. vých opakování trinukleotidů CNG docházíkprodlužování 3. molekul DNA. Současně se ukazuje, že tandemová opakování těchto trinukleotidů, podobně jako mnohé další mi4. krosatelity, se odlišují od ostatní DNA tím, že nabývají zvláštních konformací, což může být primární příčinou 5. jejich prodlužování. Tandemová opakování CNG tvoří stabilní intrařetězcové vlásenky a bimolekulární homoduple6. xy, přičemž řetězce (CGG)n navíc ještě asociují do tetraplexů. V těchto konformerech se vyskytují nekanonické 7. páry bází i báze vysunuté do extrahelikální polohy, což je situace, se kterou se setkáváme nejen při methylacicytosinu 8. methyltransferasami ale i při reparaci poškození DNA růz9. nými enzymy49. Navzdory schopnosti jednotlivých řetězců tvořit uspořádané struktury, v přítomnosti komplementárního řetězce (ale nikoli nekomplementárního29) dochází k jejich pře10. kvapivě snadné asociaci. Vzniklé duplexy však migrují 11. v gelech rychleji než bychom očekávali, což naznačuje, že 12. v nich se možná v plném rozsahu neuplatňuje párování A s T a G s C. 13. Výše popsané jevy nabourávají některá paradigmata 14. molekulární biologie. Tím, jehož potlačení asi přinese největší posun v pochopení funkce, evoluce a patogeneze 15. genomů, je představa DNA jako rigidního objektu, jehož jedinou zajímavou vlastností je kódování RNA a proteinů. 16. Yu DNA totiž ani zdaleka není jen lineární sled čtyř písmen, jak by se mohlo nezasvěcenému zdát při pohledu na vý17. sledky sekvenačních studií. Naopak jde o gigantickou vlák-
573
Tautz D., Renz M.: Nucleic Acids Res. 12, 4127 (1984). Tautz D.: Nucleic Acids Res. 17, 6463 (1989). Blanquer-Maumont A., Crouau-Roy B.: J. Mol. Evol. 41, 492 (1995). Ashley C. T., Jr., Warren S. T.: Annu. Rev. Genetics 29, 703 (1995). Lindblad K., Zander C., Schalling M., Hudson T.: Nature Genetics 7, 124 (1994). Vodičková M., Sklenář V., Kypr J.: J. Mol. Biol. 166, 85 (1983). Vodičková M., Kypr. J.: J. Biomol. Struct. Dyn. 3,67 (1985). Vodičková M., Kypr. J.: Chem. Listy 79, 501 (1985). Kypr. J., Vodičková M., v knize: Structure and Expression: Nucleic Acids andProteins, sv. 2, (Sarma R. H., Sarma M. H., ed.), str. 105. Adenine Press, New York 1988. Wells R. D.: J. Biol. Chem. 271, 2875 (1996). McMurray C. T.: Chromosoma 104, 2 (1995). Sutherland G. R., Richards R. I.: Proč. Nati. Acad. Sci. U.S.A. 92, 3636(1995). Singer R. H.: Molecular Medicine Today 1996, 65. Mariappan S. V. S., Garcia A. E., Gupta G.: Nucleic Acids Res. 24, 775 (1996). Mitas M., Yu A., Dill J., Kamp T. J., Chambers E. J., Haworth I. S.: Nucleic Acids Res. 23, 1050 (1995). A., Dill J., Wirth S. S., Huang G., Lee V. H., Haworth I. S., Mitas M.: Nucleic Acids Res. 23,2706(1995). Yu A., Dill J., Mitas M.: Nucleic Acids Res. 23,4055 (1995).
18. Petruska J., Arnheim N., Goodman M. F.: Nucleic Acids Res. 24, 1992 (1996). 19. Smith G. C, Jie J., Fox G. E., Gao X.: Nucleic Acids Res. 23, 4303 (1995). 20. Gacy A. M., Goelner G., Juranic N., Macura S., McMurray C. T.: Cell 81, 533 (1995). 21. Chen X., Mariappan S. V. S., Catasti P., Ratliff R., MoyzisR.K.,LaayounA.,SmithS.S.,BradburryE.M., GuptaG.: Proč. Nati. Acad. Sci. U.S.A. 92,5199(1995). 22. Mariappan S. V. S., Catasti R, Chen X., Ratliff R., Moyzis R. K., Bradburry E. M., Gupta G.: Nucleic Acids Res. 24, 784 (1996). 23. Mitas M., Yu A., Dill J., Haworth I. S.: Biochemistry 34, 12803 (1995). 24. Fry M., Loeb L. A.: Proč. Nati. Acad. Sci. U.S.A. 91, 4950(1994). 25. Usdin K., Woodford K. J.: Nucleic Acids Res. 23, 4202 (1995). 26. Chen. F.-M.: J. Biol. Chem. 270, 23090 (1995). 27. Gao X., HuangX., Smith G. K., Zheng M., Liu H.: J. Am. Chem. Soc. 117, 8883 (1995). 28. Klimasauskas S., Kumar S., Roberts R. J., Cheng X.: Cell 76,357 (1994). 29. Vodičková M., Zimulová M., Kovanda J., Kypr J.: nepublikované výsledky. 30. Darlow J. M, Leach D. R. F.: Genetics 141, 825 (1995). 31. Kohwi Y,, Wang H., Kohwi-Shigematsu T.: Nucleic Acids Res. 21, 5651 (1993). 32. Mitchel J. E., Newbury S. F.,McClellanJ. A.: Nucleic Acids Res. 23, 1876 (1995). 33. Chastain II P. D., Eichler E. E., Kang S., Nelson D. L., LeveneS. D., Sinden R.R.: Biochemistry34,16125(1995). 34. Pearson Ch. E., Sinden R. R.: Biochemistry 35, 5041 (1996). 35. Epplen J. T., Kyas A., Maueler W.: FEBS Lett. 389, 92 (1996). heteroduplexes of the 36. Wang Y.-H., Amirhaeri S., Kang S., Wells R. D., Grifith J. D.: Science 265, 669 (1994). 37. Godde J. S., Wolffe A. P.: J. Biol. Chem. 271, 15222 (1996). 38. Yano-Yanagisawa H., Li Y., Wang H., Kohwi Y.: Nucleic Acids Res. 23, 2654 (1995). 39. Rosche W. A., Laworski A., Kang S., Kramer S. F.,
Larson J. E., Geidroc D. P., Wells R. D., Sinden R. S.: J. Bacteriol. 178, 5042 (1996). 40. Vris S., Griffiths B. L., Harley V., Goodfellov P., Lovell-BadgeR.:Biochem.Mol.Biol.Int.37,1137(1995). 41. Zaho Y., Cheng W., Gibb C. L. D., Gupta G., Kallenbach N. R.: J. Biomol. Struct. Dyn. 14, 235 (1996). 42. KangS., Jaworski A., OshimaK., Wells R.D.:Nature Genetics 10, 213 (1995). 43. Kang S., Oshima K., Jaworski A., Wells R. D.: J. Mol. Biol. 258, 543 (1996). 44. Kang S., Oshima K., Shimitzu M., Amirhaeri S., Weels R. D.: J. Biol. Chem. 270, 27014 (1995). 45. Mytelka D. S., Chabmerlin M. J.: Nucleic Acids Res. 24, 2774 (1996). 46. Oshima K., Kang S., Larson J. E., Weels R. D.: J. Biol. Chem. 271, 16773 (1996). 47. Ji J., CleggN. J., Peterson K. R., Jackson A. L.,Laird Ch.D.,LoebL. A.: Nucleic. Acids Res. 24,2835 (1996). 48. Behn-Krappa A., Doerfler W.: Human Mutation 3, 19 (1994). 49. Kunkel T. A., Wilson S. H.: Nature 384, 25 (1996).
J. Kypr and M. Vorlíčková (Biophysical Institute, Academy of Sciences ofthe Czech Republic, Brno): Conformational Properties, and Expansion of DNA Molecules Containing Tandem Repeats of the Triads Starting with Cytosine and Ending with Guanine The review concerns conformational properties, interactions with proteins, and expansion during replication of various DNA molecules containing simple sequence repeats (CAG)n, (CTG)n, (CCG)n, and (CGG)n. Attention is paid not only to the formed relatively stable intrastrand hairpins, but also to their associations into bimolecular complementary strands which appear to háve unusually compact conformations difficult to overcome during replication. It is pointed out that some simple sequence-repeat oligonucleotides are expanded by DNA polymerases even in the absence of any natural DNA. The review indicates that DNA conformations of the simple sequence repeats should be taken into accountin the studies of genome function, evolution, and pathogenesis.
574
